共形冷却：提升零件质量与缩短注塑成型周期
发布于2023年3月23日
注塑成型零件设计常见挑战是考虑零件设计中不同区域的冷却速率。模具要正常顶出零件，当然必须冷却。然而，大批量或几何复杂零件中，某些区域冷却速率可能不同，导致周期时间变长和翘曲风险。为避免这些问题并提高模具生产力，零件可设计集成共形冷却通道，让水到达零件内部更深区域，提供更均匀冷却，缩短周期时间和缺陷发生。这些方法虽存在已久，但金属3D打印进步为模具制造商带来了新的共形冷却几何和解决方案。
图1：注塑模具工具设计中融入的共形冷却通道。
降低零件翘曲风险
成型过程中零件从外表面向内核心冷却，理想情况下所有区域以相同速率冷却（前提是设计壁厚一致）。注塑简单均匀零件时，常规冷却通常无挑战，因所有区域通常以相似速率冷却。
然而，若零件设计几何复杂，则可能无法在所有区域均匀冷却，导致潜在翘曲或需更长冷却周期确保零件固化后再顶出。事实是，在日益复杂的零件几何世界中，完美均匀冷却速率难以达成。小批量生产时，略长冷却周期的低效可能可忽略、可容忍。但大批量生产时，这些效率是提升生产力或减少浪费的机会。共形冷却的最终效率取决于多因素：冷却通道设计、零件设计、模具设计甚至成型配方。妥善执行时，共形冷却方案可提升工装产出50%以上。
常规冷却
图2：注意红色显著热点的高热梯度。
图3：热点区域发生高度翘曲，极可能导致次品。
共形冷却
在模具工装中加入共形冷却通道将解决导致翘曲的热点，带来质量更好、材料浪费更少、缺陷更少的零件。
图4：共形冷却通道设计于注塑模具型芯（左）和型腔（右），空气能进入模具内部区域，使零件/产品均匀冷却。
图5：注意均匀温度分布和低热梯度。
图6：因均匀冷却，成品零件/产品实现极小翘曲度。
更快周期时间
除获得更好质量结果、降低缺陷风险外，共形冷却通道常显著缩短模具周期时间。下例中，共形冷却将大批量塑料元件周期时间减少近40%，模具生产力提升近50%。
图7：注意集成到该大批量零件工装中的共形冷却通道（多色）。
图8：共形冷却使所描绘零件周期时间减少40%。
共形冷却适合您的需求吗？
在注塑模具工装中加入共形冷却通道跨行业、跨产品类型普及，特别是生命科学和消费品领域，这些领域复杂几何零件或大批量模具常见。若您计划大批量注塑生产零件且担心翘曲，为模具工装设计共形冷却可能是解决周期时间和降低零件成本的正确方案。为确保通道针对您零件几何和特定应用妥善设计，必须与精通如何将这些新方法集成到高精度工装的经验丰富工装设计师合作。
SyBridge工程师在注塑成型和工装设计流程方面是专家，曾与跨行业公司合作，帮助他们在提升模具生产力、减少缺陷、生产高性能零件方面取得惊人成果。无论您已有认为可受益于共形冷却通道的模具设计，还是在为新零件或产品设计，我们团队随时助力。
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